本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，在很多工業(yè)領(lǐng)域中由人工完成的繁重的體力作業(yè)，越來(lái)越多的已被智能機(jī)械設(shè)備所取代。在自動(dòng)裝配、噴漆、焊接、搬運(yùn)、涂膠、包裝、醫(yī)療用品業(yè)、電子電氣行業(yè)、金屬制品業(yè)、汽車(chē)零配件等行業(yè)，已經(jīng)大規(guī)模的使用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)、制造。

目前的工業(yè)機(jī)器人，通常由機(jī)器人本體和控制箱組成。機(jī)器人本體上設(shè)置有運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，也就是工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行各種作業(yè)動(dòng)作的部分。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的不同應(yīng)用領(lǐng)域及不同功能，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中通常包括水平轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)臂、傳動(dòng)桿、支撐臂、氣缸等部件中的一種或多種。

工業(yè)機(jī)器人的控制箱中設(shè)置有控制系統(tǒng)，用于向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，以控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成各種作業(yè)動(dòng)作。控制系統(tǒng)通常包括運(yùn)動(dòng)控制器、用戶接口、電源模塊等部件。

現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人中，控制箱與機(jī)器人本體都是相互獨(dú)立設(shè)置的，二者通過(guò)通信電纜連接。由于控制箱是在機(jī)器人本體之外單獨(dú)設(shè)置的，工業(yè)機(jī)器人整體的體積較大，因此工業(yè)機(jī)器人在使用過(guò)程中的靈活性較差，造成工業(yè)機(jī)器人使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人，具有更高的靈活性，從而解決了現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人存在使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；

所述運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接在所述機(jī)器人本體內(nèi)部；

所述控制系統(tǒng)設(shè)置在所述機(jī)器人本體內(nèi)部。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、安全邏輯模塊、用戶接口模塊和電源模塊。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述運(yùn)動(dòng)控制器和/或所述安全邏輯模塊中包括多個(gè)電路板，所述多個(gè)電路板層疊放置。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述電源模塊包括功率電源和控制電源；

所述功率電源連接所述運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述控制電源連接所述控制系統(tǒng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括至少三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第五種可能的實(shí)施方式，其中，每個(gè)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器共用一條供電母線。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第六種可能的實(shí)施方式，其中，每個(gè)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)總線與所述控制系統(tǒng)連接，所述總線用于傳輸控制信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第七種可能的實(shí)施方式，其中，每個(gè)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器共用一組總線形成串聯(lián)回路，且每個(gè)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是串聯(lián)回路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述總線為以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)總線。

本發(fā)明實(shí)施例提供了該機(jī)器人的第九種可能的實(shí)施方式，其中，所述機(jī)器人為選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂。

本發(fā)明實(shí)施例帶來(lái)了以下有益效果：本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人中，包括機(jī)器人本體、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，所述運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接在所述機(jī)器人本體內(nèi)部，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種作業(yè)動(dòng)作；所述控制系統(tǒng)設(shè)置在所述機(jī)器人本體內(nèi)部，用于向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，以控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成各種作業(yè)動(dòng)作。

由于本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人中，控制系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)器人本體的內(nèi)部，而不需要再另行設(shè)置容納控制系統(tǒng)的控制箱，因此大幅減小了機(jī)器人整體的體積，從而使機(jī)器人具有更高的靈活性，解決了現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的機(jī)器人的示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的機(jī)器人的另一示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的機(jī)器人中供電母線的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

目前的工業(yè)機(jī)器人通常由機(jī)器人本體和控制箱組成。機(jī)器人本體上設(shè)置有運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，也就是工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行各種作業(yè)動(dòng)作的部分。工業(yè)機(jī)器人的控制箱中設(shè)置有控制系統(tǒng)，用于向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，以控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成各種作業(yè)動(dòng)作。

現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人中，控制箱與機(jī)器人本體都是相互獨(dú)立設(shè)置的，二者通過(guò)通信電纜連接。由于控制箱是在機(jī)器人本體之外單獨(dú)設(shè)置的，工業(yè)機(jī)器人整體的體積較大，因此工業(yè)機(jī)器人在使用過(guò)程中的靈活性較差，造成工業(yè)機(jī)器人使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人，具有更高的靈活性，從而解決了現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接在機(jī)器人本體內(nèi)部，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種作業(yè)動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置在機(jī)器人本體內(nèi)部，用于向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，以控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成各種作業(yè)動(dòng)作。

由于本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人中，控制系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)器人本體的內(nèi)部，而不需要再另行設(shè)置容納控制系統(tǒng)的控制箱，因此大幅減小了機(jī)器人整體的體積，從而使機(jī)器人具有更高的靈活性，解決了現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人中，控制系統(tǒng)10包括運(yùn)動(dòng)控制器11、安全邏輯模塊12、用戶接口模塊13和電源模塊。

運(yùn)動(dòng)控制器11是控制機(jī)器人進(jìn)行各種動(dòng)作的核心，相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，用于處理各種信息，并向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)。

安全邏輯模塊12主要負(fù)責(zé)一些安全信息的處理。比如現(xiàn)場(chǎng)的工作區(qū)域的門(mén)禁、急停等，用戶也可以在安全邏輯模塊12中自定義一些限位、報(bào)警信息輸出等。

用戶接口模塊13是用戶與機(jī)器人交互的接口。用戶可以通過(guò)用戶接口模塊13，將機(jī)器人連接至現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與系統(tǒng)的信息交互，使機(jī)器人完成現(xiàn)場(chǎng)所需的工作。

本實(shí)施例中，電源模塊包括功率電源14和控制電源15。功率電源14提供的電壓較高，所以功率電源14連接運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供動(dòng)力，完成各種作業(yè)動(dòng)作?？刂齐娫?5提供的電壓較低，所以控制電源15連接控制系統(tǒng)，為運(yùn)動(dòng)控制器11、安全邏輯模塊12和用戶接口模塊13提供電源。將功率電源14與控制電源15相互獨(dú)立設(shè)置并隔離，可保證電源模塊的安全，也可以提高抗干擾性。

作為一個(gè)優(yōu)選方案，運(yùn)動(dòng)控制器11中包括多個(gè)電路板，且多個(gè)電路板層疊放置，以節(jié)省運(yùn)動(dòng)控制器11整體的體積。同樣的，安全邏輯模塊12中的多個(gè)電路板也是層疊放置，以節(jié)省安全邏輯模塊12整體的體積。

進(jìn)一步，將運(yùn)動(dòng)控制器11和安全邏輯模塊12中發(fā)熱量較大的部件，緊貼于機(jī)器人本體的金屬外壁。因?yàn)閷⒖刂葡到y(tǒng)10放置在機(jī)器人本體之內(nèi)，會(huì)增加發(fā)熱部件的密集度，所以將其中發(fā)熱量較大的部件緊貼在機(jī)器人本體的金屬外壁上，利用金屬外壁作為散熱器，從而提高機(jī)器人整體的散熱能力。

本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人，不同于常見(jiàn)的購(gòu)買(mǎi)成品組裝而成的機(jī)器人。本實(shí)施例中，機(jī)器人的各個(gè)功能模塊都根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)，因此可以將一些不需要的功能組件去除掉，只保留需要的功能組件，以減小控制系統(tǒng)10整體的體積，以便于將控制系統(tǒng)10設(shè)置在機(jī)器人本體內(nèi)部，并且還能降低機(jī)器人的制造成本。

為保證機(jī)器人能夠靈活、高效的完成作業(yè)動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括至少三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人為選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm，簡(jiǎn)稱SCARA)，其中的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

如圖1和圖2所示，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器22分別用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人不同部分的水平旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)器23和第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的豎直升降動(dòng)作。

由此可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人是一種圓柱坐標(biāo)型的工業(yè)機(jī)器人，其工作范圍類(lèi)似于一個(gè)扇形區(qū)域。通過(guò)第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器22可以靈活、快速的進(jìn)行水平位置的坐標(biāo)定位，并通過(guò)第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)器23和第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)器24進(jìn)行豎直方向的坐標(biāo)定位，因此該機(jī)器人非常適用于平面定位，垂直方向進(jìn)行裝配的作業(yè)。

進(jìn)一步，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)20中的每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24共用一條供電母線25形成串聯(lián)回路，且每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24是串聯(lián)回路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖3所示。從功率電源14引出一條供電母線25，使每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24以共母線的方式連接，使整體布線更加順暢，提高電路的可維護(hù)性，也能夠提高電能的利用率。

在機(jī)器人中，各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24的工況是快速啟動(dòng)、快速停止?？焖賳?dòng)過(guò)程需要消耗電能，而快速停止過(guò)程中，電機(jī)會(huì)處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)出的電能會(huì)使母線電壓升高。在不采用共母線的連接方式的情況下，升高的電壓就會(huì)以其他方式消耗掉，因而造成了電能的浪費(fèi)。本實(shí)施例中，由于采用了共母線的連接方式，升高的電壓會(huì)被掛在母線上的其他需要耗電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用掉，因此能夠有效利用電能，提高電能的利用率；進(jìn)而對(duì)功率電源14提供電能的能力要求也會(huì)降低，從而可以適當(dāng)減小功率電源14的體積。

本實(shí)施例中每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24都通過(guò)總線與控制系統(tǒng)10連接，總線用于將控制系統(tǒng)10發(fā)出的控制信號(hào)傳輸至各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24。

相比于傳統(tǒng)的利用脈沖信號(hào)的控制方式，本發(fā)明實(shí)施例中采用總線向各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24傳輸控制信號(hào)，具有更高的可靠性和準(zhǔn)確性，能夠確保機(jī)器人執(zhí)行正確的動(dòng)作。

作為一個(gè)優(yōu)選方案，每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24共用一組總線，也就是利用一組總線貫穿所有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器21、22、23、24，實(shí)現(xiàn)線狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

由于機(jī)器人內(nèi)部空間是一個(gè)扁平、狹長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的發(fā)散式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別獨(dú)立的與控制系統(tǒng)連接)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人內(nèi)部線路繁多、雜亂，不利于線路的整理與維護(hù)。相比之下，本發(fā)明實(shí)施例采用線狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更符合機(jī)器人內(nèi)部扁平、狹長(zhǎng)的特點(diǎn)，能夠優(yōu)化機(jī)器人內(nèi)部的線路布置，也更容易對(duì)線路進(jìn)行整理與維護(hù)。

作為一個(gè)優(yōu)選方案，本發(fā)明實(shí)施例中的總線為以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)總線(Ether Control Automation Technology，簡(jiǎn)稱EtherCAT)。EtherCAT是一個(gè)以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開(kāi)放架構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，EtherCAT為能夠?yàn)闄C(jī)器人提供更好的實(shí)時(shí)性能和拓?fù)涞撵`活性，還能夠降低現(xiàn)場(chǎng)總線的使用成本。

此外，在EtherCAT的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余，以及功能性安全協(xié)議等功能。

本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人中，主要包括機(jī)器人本體、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)連接在機(jī)器人本體內(nèi)部，通過(guò)各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種作業(yè)動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置在機(jī)器人本體內(nèi)部，用于向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，以控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)完成各種作業(yè)動(dòng)作。

由于本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人中，控制系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)器人本體的內(nèi)部，而不需要再另行設(shè)置容納控制系統(tǒng)的控制箱，因此大幅減小了機(jī)器人整體的體積，從而使機(jī)器人具有更高的靈活性，解決了現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人使用不便的技術(shù)問(wèn)題。

進(jìn)一步的是，本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)采用疊層設(shè)置的電路板、去除不需要的功能組件、共母線連接、線狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等技術(shù)手段，能夠充分減小控制系統(tǒng)及機(jī)器人整體的體積，使控制系統(tǒng)放置在機(jī)器人本體內(nèi)部之后，不會(huì)增大機(jī)器人本體的體積，機(jī)器人本體的重量也能夠保持不變。

需要注意的是，在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

另外，在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。